拉边轴组件及拉边机的制作方法

本发明涉及玻璃加工技术领域，具体而言，涉及一种拉边轴组件及拉边机。

背景技术：

使用溢流下拉法生产液晶基板玻璃的过程中，熔融状态的高温玻璃液分别从溢流砖a/b两侧侧面流下，在溢流砖铂金挡板端部下方聚集形成高温三角形料液，初步形成基板玻璃母板的外侧边缘。为了克服玻璃液向内收缩的内聚力，此时需要拉边机设备带动两根拉边轴进行对向的同步转动以夹持熔融状的玻璃液，一方面通过拉边轴内设置的风管对拉边滚轮部位进行持续的定量冷却，从而对熔融状态的玻璃液进行冷却定型，形成确定的玻璃板宽度；另一方面在拉边轴同步夹持、向下牵引的作用下形成连续边板，以上是基板玻璃下一步牵引成型至规格良品的先决工艺基础。

由于玻璃液初步成型的位置在炉内，炉内环境温度约1050-1100℃。拉边轴内的冷却气体会从炉内带出大量的热量。在现有技术的冷却气体排气方式会把炉内热量通过拉边轴持续传导至拉边机设备主体，而设备主体内部存在密封件、齿轮、轴承等机械部件，持续导出的热量致使设备润滑失效、会加剧零部件的老化、磨损程度，制约拉边机设备的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的包括提供一种拉边轴组件和拉边机，其能够改善相关技术中拉边轴组件向拉边机的设备主体传递热量较多，导致设备损耗较大的问题。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种拉边轴组件，包括：

主轴，所述主轴具有沿所述主轴延伸并贯通所述主轴两端的内腔，所述主轴上设置有至少一个与其内腔连通的排气孔；

设置于所述主轴一端的滚轮，所述滚轮具有内腔且与所述主轴的内腔连通，所述滚轮的外周面用于接触和冷却玻璃液；

设置于所述主轴内的风管，所述风管的外壁与所述主轴的内壁之间形成流道，所述风管的内腔与所述滚轮的内腔连通，所述风管的外侧设置有挡流部，所述至少一个排气孔位于所述挡流部与所述滚轮之间，所述挡流部用于迫使所述流道内的气体从所述排气孔排出所述主轴。

在可选的实施方式中，所述排气孔的总排气面积大于所述风管的内腔截面面积。

在可选的实施方式中，所述主轴上设置有多个所述排气孔，多个所述排气孔绕所述主轴的周向间隔设置；

或者，多个所述排气孔沿所述主轴的轴向间隔设置。

在可选的实施方式中，所述主轴的材质为哈氏合金。

在可选的实施方式中，所述主轴的外表面具有热障涂层。

在可选的实施方式中，所述滚轮为筒状，所述滚轮的一端与所述主轴的端部连接，所述滚轮的另一端具有端盖，所述端盖的外表面设置有热障涂层。

在可选的实施方式中，所述热障涂层采用超音速等离子喷涂工艺喷涂，所述热障涂层包含氧化锆或氧化铝中的至少一种；

或者，所述热障涂层采用水性陶瓷漆常温涂布工艺涂覆。

在可选的实施方式中，所述滚轮的外周面设置有耐磨涂层，所述耐磨涂层通过超音速火焰喷涂得到。

在可选的实施方式中，所述耐磨涂层至少包含15～25wt％的镍基合金、70～80wt％的碳化物。

第二方面，本发明实施例提供一种拉边机，用于加工液晶玻璃，包括前述实施方式中任一项所述的拉边轴组件。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例的拉边轴组件包括主轴、滚轮以及主轴内的风管，主轴具有沿主轴延伸并贯通主轴两端的内腔，主轴上设置有至少一个与其内腔连通的排气孔；滚轮具有内腔且与主轴的内腔连通，风管的外壁与主轴的内壁之间形成流道，风管的内腔与滚轮的内腔连通，风管的外侧设置有挡流部，至少一个排气孔位于挡流部与滚轮之间，挡流部用于迫使流道内的气体从排气孔排出主轴。利用本发明实施例提供的拉边轴组件，可以使吸收热量后的冷却气体在到达设备主体前从拉边轴组件的主轴的排气孔散逸出去，避免将过多的热量传递给设备主体。因此能够减小设备主体所受的热冲击，从而减小设备主体的损耗。本发明实施例提供的拉边机使用了上述的拉边轴，因此其设备主体受到热冲击较小，具有较长的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一种实施例中拉边机的示意图；

图2为图1中局部ii的放大示意图；

图3为图1中局部iii的放大图；

图4为本发明一种实施例中主轴和滚轮的装配示意图；

图5为本发明另一种实施例中主轴和滚轮的装配示意图。

图标：010-拉边机；011-设备主体；100-拉边轴组件；110-主轴；112-排气孔；114-流道；120-滚轮；121-外周面；122-端盖；130-风管；132-挡流部；200-炉壁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

图1为本发明一种实施例中拉边机010的示意图；图2为图1中局部ii的放大示意图；图3为图1中局部iii的放大图。请参考图1至图3，本实施例提供了一种拉边轴组件100以及设置有拉边轴组件100的拉边机010。如图1所示，拉边机010包括两个拉边轴组件100(图中视角仅呈现一个)以及驱动拉边轴组件100转动的设备主体011。拉边轴组件100的自由端部分穿过炉壁200，伸入玻璃冷却成型的炉体中，两个拉边轴组件100可以夹持从溢流砖流下的玻璃液，既用于控制玻璃液流下时的厚度，也同时也通过拉边轴组件100内流通的冷却气体对玻璃液进行冷却，从而得到成型的玻璃板材。

可以理解，拉边机010的设备主体011可以包括用于驱动拉边轴组件100转动的驱动组件(图未示)，还可以包括用于向拉边轴组件100内供气的气源(图未示)，当然，气源也可以在拉边机010外部独立设置。

拉边轴组件100包括主轴110、设置于主轴110内的风管130以及设置于主轴110自由端的滚轮120。如图2所示，主轴110具有沿主轴110延伸并贯通主轴110两端的内腔，风管130同轴地设置于主轴110内，并且风管130的外壁与主轴110的内壁之间形成流道114，以便冷却气体回流时通过。滚轮120也具有内腔且与主轴110的内腔、风管130的内腔连通。滚轮120的外周面121用于接触和冷却玻璃液。在本实施例中，滚轮120为一端封闭的圆筒状，其另一端连通主轴110和风管130。滚轮120的周侧面用于与玻璃液接触并吸收玻璃液中的热量。在使用时，冷却气体从风管130内流入到滚轮120的内腔中，然后进一步从风管130与主轴110之间的流道114返回。在这个过程中，气体带走大量的热量，从而对玻璃液进行冷却。

如图3所示，在本实施例中，主轴110上设置有至少一个与其内腔连通的排气孔112，风管130的外侧绕周向设置有挡流部132。在主轴110的轴向上，排气孔112位于挡流部132与滚轮120之间。当吸收了热量之后的冷却气体通过流道114回流时，挡流部132迫使流道114内的气体从排气孔112排出主轴110。当然，在使用时，排气孔112的位置应该位于炉体之外。

在本实施例中，挡流部132为绕风管130周向设置的凸台，风管130与主轴110同轴设置，挡流部132尺寸可以根据主轴110的内径来设计，可选的，挡流部132整体外直径可以比主轴110内直径小1mm。

设置排气孔112和挡流部132的有益效果在于：因为冷却气体会把炉内热量通过拉边轴持续向设备主体011所在的方向传递，而设备主体011内部存在密封件、齿轮、轴承等机械部件，如果不减小气流带来的热量，那么持续导出的热量致使设备润滑失效、会加剧零部件的老化、磨损程度，制约拉边机010的使用寿命。而本实施例的排气孔112、挡流部132的设置，可以将气体提前从主轴110排出，避免回流的高温气体进一步向设备主体011靠近，从而避免设备主体011受到热冲击。因此可以提高设备的使用寿命。

图4为本发明一种实施例中主轴110和滚轮120的装配示意图。请参照图3和图4，在该实施例中，主轴110上设置有多个排气孔112，比如4个。多个排气孔112沿周向间隔地设置于主轴110的侧壁上。考虑到要在气体热膨胀情况下更好地排气，多个排气孔112的总排气面积大于风管130的内腔截面。当然，在本发明可选的其他实施例中，主轴110上的多个排气孔112也可以沿轴向间隔设置，如图5所示。

由于主轴以及滚轮的一部分需要长时间在1000-1080℃的环境中工作，长期使用时可能存在主轴弯曲及滚轮磨损的现象，严重制约产品的稳定生产。基于此，本实施例的主轴110和滚轮120均采用哈氏合金(比如haynes230)制成，并且二者焊接相连。哈氏合金是一种镍铬钨钼合金，兼具优良的高温强度，抗氧化性能，超长时间的热稳定性和良好的可加工性能。哈氏合金长时间在1149℃的高温环境也有突出的抗氧化性能，有非常好的长时热稳定性。并且哈氏合金的机械加工性能优良，热膨胀特性更低，成型和焊接性能良好，在空气和燃烧气体氧化环境中，哈氏合金都具有优异的抗氧化性能，在1149℃高温下可长时连续工作，哈氏合金的以上特性完全符合主轴110和滚轮120的使用条件。

主轴110与滚轮120组装成功后，需进行密封焊接，焊接完成后向主轴110通入0.5mpa的高压空气，做气密性检查，防止轴内通入冷却空气时泄露造成成型炉内温度场变化。进一步的，主轴110组装和滚轮120焊接加工完成后，要求同轴度≤0.20mm。

如图1所示，设备主体011带动两根主轴110穿过成型炉壁200进入成型炉内高温环境，两根主轴110进行对向的同步转动，利用滚轮120夹持熔融状玻璃(图未示)，通过主轴110内设置的风管130对滚轮120部位进行持续定量冷却，从而对熔融状态的玻璃液进行冷却定型，形成确定的玻璃板宽度。玻璃液在滚轮120同步夹持、牵引的作用下形成连续边板，在以上拉制边板的过程中，拉边滚轮120外圆表面始终与高温玻璃接触以带走玻璃液的热量，由于此时的玻璃状态为一种高温黏弹性体，长时间的局部冷却、相对摩擦会造成滚轮120表面齿形磨损，为了改善上述技术问题，在本实施例中，在拉边轴组件100制造时，对滚轮120外周侧(图4所示a部分)进行超音速火焰喷涂高温耐磨涂层处理，将镍基合金和碳化物的复合材料喷涂在滚轮120上，在滚轮120外周面121上形成耐磨涂层(图中未示出)。耐磨涂层中至少包含15～25wt％的镍基合金(比如nicr)、70～80wt％的碳化物。在本实施例中，镍基合金的含量约在20％左右，碳化物选用碳化铬耐磨粒子，碳化铬耐磨粒子的含量约在75％左右。耐磨涂层的厚度约为50μm。该涂层可耐受1100-1400℃高温，涂层硬度＞hv900，与滚轮120基材之间的结合强度＞70mpa，增强了滚轮120的抗磨性能。另外，耐磨涂层的孔隙率<1.0％，摩擦系数为0.1。

详细地，请参阅图4，对于成型炉而言，拉边轴组件100相当于一个冷却源，但实际上玻璃板的拉制过程只需要滚轮120的外周面121进行冷却。滚轮120前端面及进入炉内的主轴110部分过冷会对成型工艺造成负面影响。因为拉边轴组件100在成型炉内工作部分位于铂金挡板(图未示)下方，冷却玻璃的同时会带走炉内的部分热量，导致铂金挡板局部温度降低，这种温度的持续降低会助长铂金挡板析晶的发生，析晶发生后严重影响成型高温三角形料液状态，使得玻璃板质量难以控制，甚至出现翘曲等质量问题。在本实施例中，为改善上述问题，对主轴110表面(图4所示b部分)以及滚轮120的端盖122采用超音速等离子喷涂工艺，喷涂zro2或者al2o3热障涂层，或采用水性陶瓷漆常温涂布工艺形成热障涂层。利用热障涂层的高耐温性、抗腐蚀性、低导热性能，实现对主轴110、滚轮120端盖122的保护并减少了炉内热量从主轴110、端盖122的向外传导，延缓铂金挡板析晶的发生，也减缓了热传导对拉边机010的设备主体011中机械零件的冲击。

可选的，采用超音速等离子喷涂工艺形成的热障涂层厚度为0.2～0.4mm，涂层与基材结合强度为50-70mpa。采用水性陶瓷漆常温涂布工艺形成的热障涂层厚度为2～4mm。

通过应用本实施例的拉边轴组件，有效增强了主轴、滚轮的强度、抗高温蠕变能力，以及滚轮的抗磨损能力，减少主轴的变形量，延缓成型析晶发生，同步延长拉边机寿命，从而起到稳定基板玻璃成型生产的重要作用，更加适合g7.5/g8.5高世代液晶基板玻璃成型产线应用。

综上所述，本发明实施例提供的拉边轴组件包括主轴、滚轮以及主轴内的风管，主轴具有沿主轴延伸并贯通主轴两端的内腔，主轴上设置有至少一个与其内腔连通的排气孔；滚轮具有内腔且与主轴的内腔连通，风管的外壁与主轴的内壁之间形成流道，风管的内腔与滚轮的内腔连通，风管的外侧设置有挡流部，至少一个排气孔位于挡流部与滚轮之间，挡流部用于迫使流道内的气体从排气孔排出主轴。利用本发明实施例提供的拉边轴组件，可以使吸收热量后的冷却气体在到达设备主体前从拉边轴组件的主轴的排气孔散逸出去，避免将过多的热量传递给设备主体。因此能够减小设备主体所受的热冲击，从而减小设备主体的损耗。本发明实施例提供的拉边机使用了上述的拉边轴，因此其设备主体受到热冲击较小，具有较长的使用寿命。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。